Fraunhofer太阳能研究所 ACS Energy Lett：单片两端钙钛矿/钙钛矿/硅三结太阳能电池，开路电压>2.8 V

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前言回顾

全球光伏装机容量现已达到1TW直流的里程碑。随着进入太瓦级，快速降低光伏技术成本比以往任何时候都更重要，这可以通过提高光伏组件的效率来实现。克服单结硅太阳能电池效率限制的最常见的方法是将它们与多结结构中的高带隙（HBG）太阳能电池耦合。近年来，金属卤化物钙钛矿已被证明是一种优秀的材料，在多结应用中具有潜在的低工艺成本。钙钛矿/硅串联太阳能电池的33.7%的转化效率是目前为止双结结构的最高效率。并且，通过增加结的数量，可以进一步提高效率。目前，基于III−V半导体材料的三结太阳能电池的功率转换效率为39.5%，甚至高于之前的六结太阳能电池记录，但III−V太阳能电池的高成本使其不适合地面应用。因此，钙钛矿/钙钛矿/硅三结太阳能电池也成为了钙钛矿领域的下一个焦点。

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文献简介

基于此，Fraunhofer太阳能研究所Maryamsadat Heydarian团队采用了一种无损伤沉积方法来处理钙钛矿顶部电池，并优化了钙钛矿中间电池和顶部电池之间的互连层。结合这两种优化，该课题组提出了一种在前后纹理硅异质结（SHJ）底部电池上加工的单片双端钙钛矿/钙钛矿/硅三结太阳能电池。其中，最好的器件显示出2.86 V的开路电压（VOC），高于之前报道的钙钛矿/钙钛矿的值/硅三结太阳能电池，填充因子（FF）为78%，短路电流密度（jSC）为8.9 mA/cm2，以及20.0%的功率转换效率（PCE）。

该结构中的中间钙钛矿吸收体是具有带隙为1.56 eV的Cs0.05(FA0.9MA0.1)0.95Pb(I0.95Br0.05)3组成的三阳离子钙钛矿，而顶部钙钛矿吸收体则是具有1.83e V带隙的Cs0.05(FA0.55MA0.45)0.95Pb(I0.55Br0.45)3钙钛矿。此外，对于三结太阳能电池的测量，该课题组实施了精确的测量程序，以确保报告值的可靠性和准确性。

图1.用标准抗溶剂和合适的气体淬火方法制备出的HBG钙钛矿膜的(A)XRD图谱; (B) 吸收率光谱; (C) PL光谱和(D)顶视图SEM图像的比较

图2. (A) 沉积在光学玻璃/SnOx堆叠上的15nm ITO和1nm Au的透射率、反射率和吸收光谱; (B) PTAA和2PACz HTL上HBG钙钛矿的iVOC值

图3. (A) 具有Au/PTAA和ITO/2PACz互连层的钙钛矿/钙钛矿/硅器件的三结太阳能电池的示例性照片、最佳性能的j−V曲线和光伏参数; (B) 硅/ITO/PTAA/中间钙钛矿/C60/SnOx/ITO/2PACz/顶部钙钛矿的SEM横截面图像和(C) 报道的钙钛矿/钙钛矿/硅出版物中VOC的演变

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文献总结

总之，该课题组解决了关于单片双端钙钛矿/钙钛矿/硅三结太阳能电池的开发和表征的一些关键挑战。他们首次采用了气体淬火方法处理三结结构中的钙钛矿顶部电池，使其均匀形成HBG钙钛矿吸收剂，且防止溶剂对下层的损坏。此外，钙钛矿子电池之间的ITO/2PACz互连层显示出几乎没有电压损失。同时，即使这里实现的电压等于各个子电池的电压之和，也可以通过提高中间和顶部钙钛矿电池的电压来进一步提高电压。总的来说，基于钙钛矿的三结太阳能电池是一项复杂的新技术。该课题组的工作为高电压高效三结电池的稳健处理提出了新颖的解决方案。相关研究成果发表于国际知名期刊《ACS Energy Letters》，题为“Monolithic Two-Terminal Perovskite/Perovskite/Silicon Triple-Junction Solar Cells with Open Circuit Voltage >2.8 V”。

本文关键词：三结太阳能电池；开路电压；转换效率；钙钛矿太阳能电池

转自：“有机钙钛矿光电前沿”微信公众号

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